大国能源保卫战,中国当自强!(二)

观察与思考 2024-02-21 20:28:09

电力是第二次工业革命的产物,技术进步需要一点点积累。整个20 世纪,在这些技术领域里领先的国家,例如美国、日本、法国、德国都是第二次工业革命的先驱者。在中国之前,还没有一个国家可以在电力领域实现后来居上。由于我国工业起步的晚,直到改革开放初期,我国的发电装备和电网技术,大多还是靠”一五“时期苏联援建打的底子。中苏交恶之后,由于外界对我们的科技封锁,中国电力领域的技术水平长期落后西方二三十年。落后的电力技术已经成为改革开放之后,中国提高能源供应的最大障碍。为了缩小与西方的技术差距,更为了满足我国狂飙突进的能源需求,在接下来 30 年的时间里,中国的电力工程师们将在这一领域面对西方发达国家展开一场史无前例的技术追赶。他们将讲述一段团结奋进、可歌可泣的动人故事。

1975 年,中国”大干快上“自主研发的 30 万千瓦发电机组,安装在河南姚孟电厂。彼时,距离世界第一台 30 万千瓦机组被研发出来已经过去了 20 年。然而,忽视客观规律,强行研发出来的设备可靠性极低,动不动就漏煤漏水、锅炉爆管、叶片断裂,完全没有发挥设计能力。等到了改革开放时,中国最多使用的还是 10 万千瓦以下的机组,而当时的德国、法国已经能够制造 90万千瓦乃至 130 万千瓦的设备,技术领先中国 4- 5 代。

为了尽快满足用电需求,摆脱”小马拉大车“的尴尬局面,国内发电厂开始逐批引进西方先进的发电设备。例如 1978 年、 1985 年,内蒙古元宝山电厂就先后从法国、瑞士进口 30 万千瓦、 60 万千瓦机组,用于向工业重镇东北供电,开国内之先河。然而,尽管花费了大量外汇进口外国机组,中国仍然不能掌握背后的制造技术。长此以往,宝贵的外汇将消耗殆尽,不可持续。对此,国家决定要将发电设备完全国产化,干前无古人,后无来者的事情。

90年代电力工人检修设备

1978 年底,当时的第一机械工业部同时组织了两批考察团,一批由周子健部长带队,考察德国、法国等 6 个欧洲国家,包括 11 个发电设备厂和 5 个高压开关厂,另一批由副部长周建南带队考察日本三菱、东芝、日立等公司。考察结束之后,第一机械工业部联合水电部,向国家计委提出:同时引进 30 万千瓦、 60 万千瓦两代火电机组技术方案,大胆实现”弯道超车“。

经过反复论证,货比三家,1980 年,两部门最终选择引进美国西屋公司和美国燃烧工程公司的发电装备制造技术,电厂设计引入美国伊巴斯库工程公司技术。 1985 年又引进了日本日立公司的相关技术。至于为什么外国公司这么放心大胆的将技术传授给中方,一方面是因为这些技术虽然先进,但还算不上顶尖。另一方面,还没有一个国家能够实现如此大步子的跨越式发展。历史上,马来西亚、土耳其等国家曾向西方取过经,但充其量学了个皮毛,到头来关键零部件仍要从西方进口,但中国人偏偏不信这个邪。

到了 90 年代,我国已经具备了年产发电设备 1, 000 万千瓦至 1, 500 万千瓦的能力,进口设备数量开始减少。也是在那个时候,高效可靠的国产发电设备进驻全国各大电厂,用电荒的现象逐渐消失。 1995 年,我国发电装机容量达到 2 亿千瓦。此后,中国发电装机容量狂飙突进,从2亿到 3 亿千瓦,用时 5 年;从3亿到 4 亿千瓦,用时 3 年;从4亿到5亿千瓦,用时 2 年。

2006 年之后,中国发电装机容量平均每年增长 1 亿千瓦。同一时间,我国又研发出国产 100 万千瓦发电机组,技术跻身世界第一梯队。中国三大电气公司制造的发电设备甚至能够远销东欧、拉美、东南亚,抢他们西方老师的市场份额。 2010 年,中国打破了美国保持 110 年的“世界第一大发电国”的纪录。如今拥有的这些大型发电机组,就是今天中国工业的心脏。

相比于世界一流的发电技术,中国的输电技术则更优秀。从诞生之日起,它就注定了要成为世界第一。由于我国幅员辽阔,华北的火电、西部的水电,西北的风电和光电,距离东南沿海工业区有着上千公里距离。因此没有任何一个国家能像中国这样,对于高压电、大功率、长距离的电力传输网络有着如此高的渴望。

然而,和发电技术一样,我国的电网技术也是“先天不足”。由于起步晚,改革开放前我国主流的 220 千伏输电网络,晚了世界第一条同级别线路 31 年,即使当时国内较为先进的 330 千伏线路也落后西方国家 20 年。改革开放后,重工业新项目的上马,使得中国对高级别输电线路的需求立刻急迫了起来。例如,1979 年,为了解决武汉钢铁厂 1.7 米新闸机的用电稳定问题,河南平顶山至武昌之间架起了中国第一条 500 千伏输电线路。然而当时中国并没有自主建造高压线路的能力,这条线路上的变电设备、继电保护和通信设备都是从日本、法国等 6 个国家的 7 个公司择优进口的。

1984 年,我国第一次尝试自主建造 500 千伏的输电线路,结果国产设备问题不断,电缆漏油、变压器漏油,断路器还发生过爆炸。但这些挫折并没有阻止中国追求电网国产化的脚步。 1985 年,中国全套引进瑞士 ABB 公司的电网技术,建设葛洲坝至上海 500 千伏直流电输电工程。当时为了满足外方配套引进的要求,连上海电站的草皮都是进口的。在 ABB 这套技术的基础之上,中国电力人开始了吭哧吭哧的国产化之路。十年之后,这套技术的国产化率超过50%, 20 年之后,国产率达到了100%。

2005 年,国家电网建设的西北-华中灵宝输电工程,第一次实现 500 千伏电网完全自主设计、自主制造、自主建设管理。接下来,中国的电力工程师们开始向一个更高的目标攀登——特高压。 21世纪初,中国提出发展特高压的时候,电网有7 个跨省大区,东北、华中、华东、西北、南方、西南为管理单位,各大区之间互不连通。但随着东部省份用电需求日益高涨,将西部和东部地区,通过高压电网连接起来的计划被国家提上日程。

中国特高压线路

更重要的是,这张电网是一张“扶贫网”。西部省份通过向东部出售电力,可以获得源源不断的资金流入,从 2001 年东北-华北电网联通,到 2010 年新疆-西北输电线路建成,10 年时间里,全国通过建设大区电网间超高压、特高压线路,基本实现了全国一盘棋。

而当中国特高压项目纷纷上马的时候,西方国家却停止了探索。当时西方业界普遍认为特高压项目占地面积大、投资效益低,不适合西方增长停滞的电力市场。于是给了中国后来居上的机会,通过特高压项目上积累的技术优势,中国成为继美国、德国、英国、法国、日本之后,第六个国际电工委员会(IEC)的常任理事国。中国特高压标准,随后被推荐为国际标准,而相关设备也出口到了巴西、印度等同样需要远距离输电的国家。

但对于中国来讲,除了出口占领国际电力市场外,特高压还是开启下一场能源革命的钥匙。这场名为“新能源”的革命,将彻底改变中国在全球能源市场中的地位和格局。

新能源革命的第一个爆发点,出现在美丽而又贫瘠的青藏高原。 2006 年青藏铁路通车后,西藏经济快速发展,用电缺口扩大。如何解决西藏用电难的问题,摆在了中央领导们的面前。当时西藏电力主要以水电为主,但水电波动大,枯水时期西藏严重缺电,需要外部电力输入。为此,以发改委副主任为首的一批专家建议,从青海拉一条高压输电线路到拉萨,将原本封闭的西藏电网同全国连接起来。但建议却遭到了一些专家的反对,他们认为青藏高原建设电网耗费人力物力,不如在当地建设燃油发电厂更加省事。但最终出于长远考虑,发改委和国家电网还是力排众议,决定在西藏建设高压电网。

2011 年,国家建成青海-西藏输电线路。 2015年、2018年,国家又建设了川藏、川中输电线路。当初国家投资西藏电网,普遍被舆论视为是扶贫之举,但随着新能源时代的到来,西藏巨大的新能源开发潜力逐渐被世人所知,西藏境内大江大河密布,非常适合水力发电。目前全国待开发水利资源,一半以上集中在雅鲁藏布江、金沙江、怒江等河流。同时,青藏高原又是全世界阳光最充足的区域,光伏发电效率是西北戈壁的 1.5 倍、东南沿海的两倍。

西藏自然环境

随着西藏新能源项目的大力建设,2015 年西藏开始向外部输送电力,完成了输入到输出,从“扶贫”到“反哺”的角色转换。长远来看,随着中国作出的 “2030 碳达峰、 2060 碳中和”的承诺,过去占能源主导地位的煤炭,势必将逐渐退出历史舞台。而拥有巨大潜力的西藏,将携着中国最先进的新能源发电及特高压技术走向台前。

站在更宏观的角度,像建设西藏电网这样,中国在电力领域高瞻远瞩的布局还有很多。例如 2004 年,德国在世界范围内率先拉开新能源电力补贴的序幕。受补贴政策的刺激, 2010 年德国光伏产业比重一度占到世界的40%。看到德国新能源政策取得成功后,我国很快也在 2006 年实施《可再生能源法》,推出适合国情的新能源补贴政策,这一次,中国和西方发达国家站在了同一起跑线。

这次,勤奋刻苦的中国工程师们一举击败了发达国家的竞争对手。中国光伏企业霸占了海外市场的半壁江山,风电企业也占据全球份额的 1/ 3。过去 30 年,中国在能源领域里一直落后、学习、追赶,直到与先进国家齐头并进。而在下一个30 年中,中国势必将傲立潮头,成为全球新能源革命中的头号强国。(未完待续)

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